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第16章 生活中的高新技术(1)

我们日常生活中已经越来越多的用到了当今的高新技术,比如说电脑的使用,互联网的高速发展,各种高新技术的发展等。各种高新年技术的广泛应用都极大地改变了人类社会的生产和生活方式。

宽银幕电影的弧形银幕

宽银幕电影

欲穷千里目,更上一层楼。只有这样,视野才能开阔,远山近水方能统统收入眼底。可是,在电影院里看电影,银幕只具备有限的高与宽;况且,离观众座位还那么远。为了弥补普通电影画面小、视野窄的缺陷,人们把银幕放宽拉长了,这就是现在的宽银幕电影。

宽银幕电影的银幕比普通电影的银幕放宽了一倍多。看宽银幕电影,观众的视野开阔多了,映现的画面看起来既清晰又逼真。

但是,你别以为只要把普通电影的银幕加宽加高,就可以放映宽银幕电影了。要是那样的话,电影的画面一定模糊一片,人物景致变得奇形怪状,这样的电影恐当然没人要看了。那么,宽银屏电影是如何做到让每一位观众都观看到清晰的画面呢?

弧形银幕

原来,宽银幕电影除了要把银幕放宽以外,还必须让银幕做成中间向后凹,左右两边伸向前的圆弧形。

为什么宽银幕要做成这样的形状呢?

我们不妨先在纸上画一个等腰三角形。如果电影放映机就放在等腰三角形的顶角上,底边不正是银幕吗?等腰三角形的高(即中线)比腰来得短些。如果你画的等腰三角形,底边不太长的话,它的中线和腰的长度之差并不显著。可是你让这个三角形的底边向两旁延长,那么这个三角形的腰和中线的长度之差就大了。从这里你就不难理解为什么宽银幕和普通银幕的形状要做得不同了。

普通电影,银幕不大,从放映机射出的光到银幕中部和边缘的距离差别不大,光线没有什么显著的强弱差异,银幕上的画面自然清晰。宽银幕有十几米宽,要是跟普通银幕一样做成平面的,那么投射到银幕中部和边缘部分的光线因为通过距离的长短有显著差别,中部和边部不能同时聚焦,画面就会模糊不清。把宽银幕做成弧形,就像以三角形顶点为中心,以中线长度为半径画的圆弧,中部和两侧都能同时聚焦了。在这样的弧形银幕上放映宽银幕电影,银幕上各处的画面就一样清晰了。

用立体声伴音的宽银幕电影

逼真的宽银幕电影

同学们在看宽银幕电影的时候,一定会觉得它比看普通电影更为逼真,有一种身临其境的感觉。宽银幕电影的银幕比普通电影宽大些,人物、场景也相应的大一些,这固然是我们看起来觉得有真实感的一个因素,事实上,它的立体声伴音也起了不小的作用。

立体声伴音的好处

那么,什么是立体声伴音?宽银幕电影为什么要用它呢?

我们生活的空间是立体的,日常生活中听到的声音来自四面八方。人的双耳具有一种本能,一听到声音,就能够分辨它是从哪里发出来的——也就是能够判断声源(发出声音的人或物)的位置。如果你看到一个人在你左前方或右前方讲话,而你听到的讲话声却好像是从正前方传来的,你觉得奇怪吗?普通电影就是这样。

我们看普通电影时,不但能分辨出人和物在左右上下方面的位置,也能区别人和物的远近位置。可是它的伴音却是从一个固定地点的喇叭里发出来的。分布在银幕上不同地点的人和物发出的声音,都从同一个喇叭放出,这不跟真实的情况有区别吗?只要听众稍加注意,就会感觉出来。宽银幕电影的银幕比普通电影宽不少,人物的距离也相应地加大了。如果仍用和普通电影一样的伴音,那么银幕上的声源和伴音声源相距很远,就觉得更不真实。

为了使宽银幕电影的伴音听起来有立体感,必须要让传入左右两耳的声音有明显的时间差别和响度差别。要达到这两项要求,就要改变一般电影的发音方法。

假如我们在发出声音的人或物的前面几个适当位置上,放几个话筒,那么它们收到的声音在时间和响度上就有差别。如果把各个话筒收到的声音分别录下来,然后在电影院也在相应的位置上放同样数目的喇叭,分别把这些录音重放出来,听众听到的声音就有立体感了。

经验证明,录音时用左、中、右3个话筒,录下3条音就够了;放映时也用3个喇叭,分别放在左、中、右3个位置,就能产生相当好的立体声效果。这样,人们在看宽银幕电影的时候,就会觉得电影逼真多了。

激光为何比太阳光亮

激光的亮度

生活中有一种常用的氦氖激光器,它射出一条鲜红的激光束,这束激光的总功率大约相当于25瓦电灯泡发出的光功率的千分之一,可是它却比太阳光还要亮!

为什么小小的激光束竟然比太阳光还要亮呢?

原来,一种光的亮度高低,并不是单单看这光源的发光功率的大小,还要看光线集中的程度。严格地说,亮度是光源在单位面积上,向某一方向的单位立体角内发射的光功率。也就是说,同样光功率的2束光,在单位面积上,如果它们的发射角不同,亮度就不同,发射角小,光线集中,那么亮度就高。

这就如同我们在地球上看月球,我们看到的月球虽然明亮如镜,但实际测量一下它的亮度,才只有蜡烛光亮度的一半。太阳光可以算是亮度很高的光了,它比蜡烛光亮度要高30万倍;可是,它同发射角极小,光线非常集中的氦氖激光相比,亮度也是要弱几十倍甚至上百倍的。

激光的用途

激光可以用来加工各种硬、脆、韧的材料;可以打只有头发丝十分之一的微孔,进行高速、精密加工;还可以进行焊接和表面处理等。现在激光已成为一种高、精、尖的加工工具。利用高亮度的激光,在医学上,可以做外科手术刀(称光刀);军事上,用来作为一种武器,去截击敌人的飞机和导弹等。现在,激光已经越来越多的应用到了我们的生活之中。

水力为何能发电

水力发电的条件

中国自古以来有句俗话,叫做“水滴石穿”。意思是说,从高处落下的水滴,年深月久,也能滴穿石头。从这句话中我们不难看出,水所蕴含的力量,远远的超过我们对其的想象,而水力之所以能够发电,就是因为水流是从高处奔泻而下的缘故。

用水力来进行发电,除了必须维持一定的落差之外,还要具有相当的流量。因此,在每个水电站的上游,总要筑起拦河坝,修起蓄水库,来积蓄水量,提高落差。

水库里大量的积水,经过输水管的引导,会以很大的速度冲击到水轮机上,推动水轮机和发电机旋转,这正和我们自己用纸做的风车,插到空气流通的窗口,会迅速旋转起来的道理完全一样。所以任何一个水电站,总少不了水工、机械、电机这3个组成部分。

水力发电的特点

现在人们利用水力和风力发电都是直接利用自然界的能力,这是最经济不过的事情,而且也是最为环保的能源之一。

水力发电不会像人们利用石油一样造成水利的枯竭。但是由于我们很难把风力像修筑水库那样地把它贮藏起来,所以在实际应用中,水力发电比风力发电要广泛得多。

我国是很早使用水力的国家,并且水源非常丰富。所以,怎样利用大小不同的水力资源,一直是我国值得努力研究的一件事情。所以,同学们更应该学好科学知识,长大后争取能够研究出更好的发电方式,让水利能够更好地为人们服务。

变压器为何能改变电压的高低

形形色色的变压器

在我们的生活中到处都可以见到变压器,从生活小区里的大变压器,到给手机充电用的小变压器,但是同学们知道还有哪里需要变压器,变压器又是怎么变压的吗?

其实用电的地方几乎都少不了变压器。在发电站里,从发电机产生的电,首先要通过巨大的变压器,把交流电压升高到几万伏特或几十万伏特的高压,然后通过输电线送到城市、农村等用电的地方去。到了用电的地方,又要通过变压器把电压降低到几百伏特,供我们开动电动机或点亮电灯。

变压器的变压原理

为什么变压器能够改变电压呢?说到这里我们就得先看一下它的内部构造。变压器一般有2个独立的线圈,同绕在1个闭合的铁心上,铁心是用硅钢片叠成的。接在交流电网的一个线圈叫做初级线圈,另一个叫次级线圈。初级线圈接在电网上以后,就有交流电通过,电流在它的周围空间就产生磁力线,所以铁心里有了跟交流电变化相同的磁力线。这些变化的磁力线,又使得绕在铁心上的线圈产生感应电压。而变压器之所以能够改变电压的高低,主要是因为初级线圈和次级线圈的圈数不同。如果初级线圈的圈数比次级线圈多,是降压变压器;初级线圈的圈数比次级线圈少,就是升压变压器。

如上所述,通过线圈的不同,变压器也就实现了变压的目的。

液晶为何能做显示器

液态的晶体

液晶电视早已走入千家万户,那么什么是液晶?它又为什么能做成显示器呢?19世纪末期,人们就发现液晶这一呈液体状的化学物质,象磁场中的金属一样,当受到外界电场影响时,其分子会产生精确的有序排列。如果对分子的排列加以适当的控制,液晶分子将会允许光线穿越。但是,当时液晶并没有引起人们的重视。直到近年,液晶才逐渐被人们重视起来,因为人们发现,它是制造显示元件的绝好材料。

液晶显示的原理

电子手表上的数字,就是利用液晶的电光效应显示的。电子手表上的显示元件,是一个小巧的长方形玻璃盒,盒里装着液晶,盒的内壁上方涂有透明的金属薄膜电极,共7段。盒的内壁下方是一整块金属薄膜电极。通电后,有电的那一段电极电场间的液晶就变为不透明。通过计数、译码电路进行控制,可用这7段电极表示出十个不同的数字。这就是用液晶显示的原理。在微型电子计算器以及许多电子仪表上,也都用液晶显示数字。

现在,无论是笔记本电脑还是桌面系统,采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。位于最后面的一层是背光层。背光层发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。当LCD中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

液晶显示器

如果把液晶同某些染料混合,放在导电玻璃上,通电之后,颜色会发生明显的变化,这叫“宾主效应”。如今,人们利用液晶的宾主效应,制成体育馆里的记分牌、街上巨大的变色广告等。而且,现在人们设计了一种“大屏幕挂壁式彩色电视”,这是一种用液晶做显示膜的彩色电视屏幕,它的屏幕有乒乓球桌面那么大,却只有厚纸板那么厚,可以随意的挂在墙壁上,方便人们的观看。

宇宙火箭外壳的保护层

为何火箭外壳要涂特种涂料

同学们都知道,要把人造卫星送入太空,就需要推力很大的宇宙火箭,并且要求火箭的飞行速度达到每秒8公里以上才行。在这样快的速度下,火箭外壳与大气摩擦将会产生上千度的高温。

当火箭发动机工作时,还要喷出几千摄氏度的高温气流,这样一来,火箭尾部就得承受几千摄氏度的高温。要是火箭的外壳直接接触这样的高温,那么火箭外壳的强度将会大大减弱,几千度的高温就会很快传到火箭内部,烧坏火箭的各种自动控制仪器和电子元件。为了防止几千度的高温传入火箭内壳,使火箭内的各种仪表正常工作,人们想办法给火箭外壳涂上一层又轻又薄的特种涂料——耐烧隔热涂料。涂上这种涂料,就好比给火箭穿上了一件石棉衣服,火箭在大气中飞行就安全无恙了。

有机树脂的性能

人们通过长期的科学实验,发现只要合成一种含有硅、磷、氮、硼、氯等元素的有机树脂,它就具有耐高温和自熄的特性。如果再在这类耐高温的树脂中,加入一些无机填料和升华物质,就可以制得一种既耐高温又有良好隔热性能的涂料。

这种特种涂料可以采用一般的涂、刷、喷、刮的方法,把它紧密地覆盖在火箭的外壳上。当火箭在大气中高速飞行时,火箭外壳和气流摩擦所产生的热量,使涂层中的升华物质渐渐挥发,与此同时,耐高温有机树脂形成了微孔的碳化层。在这个过程中,虽然涂料表面消融了,但也带走了部分热量。留下的碳化层就好像一道隔热的屏障,把外界大部分热量隔绝掉。

能透过人体的X射线

X光的发现

阳光、灯光、火光都是人的肉眼可以看到的光,称为可见光。另外,还有一些人眼看不到的光,它们虽然不可见,不过用实验的方法能证明它们确实存在,而且具有光的特性。X射线就是其中的一种,通常人们也称它为X光。

1895年,德国科学家伦琴在研究真空中的放电现象时,首先发现X射线。他的实验是在暗室中进行的,实验用的真空管是用黑纸包起来的。在进行实验时,他发现离开几米远处,涂着铂氰化钡的屏上产生了荧光。大家都已知道,可见光是不能透过黑纸的。伦琴对自己的这一发现,认为是有一种肉眼看不见的光从真空管里放射出来,照射在铂氰化钡上而使它发出荧光的。由于当时还不知道它是什么性质的光,伦琴就称它为“X”光。

X光的特点

同学们也许会好奇,X光和其他的光有什么不同呢?根据科学家们的长期研究,对光的本性作了总结:不论什么光都是一种电磁波,但各种光的波长是不相同的。

不同波长的光能够穿透物体的本领是不同的,可见光只能穿透玻璃、水晶、酒精、煤油等透明体,X光却能穿透纸张、木材、人体的纤维组织等不透明的物体。

X光的应用

X光透过各种物体的本领并不一样。对于由较轻原子组成的物质,像肌肉等,X光透过时好像可见光穿过透明体一样,很少有所减弱。骨骼对X光的吸收比肌肉大150倍,因此在透视人体时,在荧光屏上就留下了骨骼的黑影。

X光能穿透人体,医学上经常用它来检查肺部、骨伤和肠胃病人的内部情况。

能看到远方的望远镜

凸透镜望远镜

望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并汇聚成像,再经过一个放大的目镜而被人们所看到,又称为“千里镜”。

同学们都知道用望远镜可以看到人们肉眼所看不到的远处物体,而且,在使用望远镜的时候,我们会觉得遥远的物体好像就在我们眼前那样的清晰。那么,望远镜是怎样把远处的景物移到我们眼前来的呢?

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